摘要：在现代建筑中，人防地下室扮演着十分重要的角色，并具有极为重要的用途。不过人防地下室在设计过程中却存在着很多问题，阻碍了工程的进一步发展，本文将根据人防地下室结构的设计特点和原则，深入分析地下室人防结构设计中的相关问题。
关键词：地下室；人防结构；设计
引言：
随着城市发展和充分利用建筑地下空间的需求，本着“长期坚持、平战结合、全面规划、重点建设”的建设原则，修建防空地下室。人防工程是人民防空事业的重要组成部分，同时兼顾城市防灾抗灾、包括防空袭的功能，特别是作为城市防空有着重要地位。随着经济水平的不断提高，人们对人防的建设要求也不断增加。人防地下室结构设计是一项复杂的工作，其影响因素多，涉及面广。人防地下室既要考虑战时要求，又要兼顾平时功能，这增加了其结构设计难度，在设计工作中应参考相关规范和指导，结合人防地下室具体施工条件和施工环境，选择最合适的设计方法。
一、人防地下室结构设计特点
人防地下室全称为人民防空地下室人防地下室，其主要包括以下几方面特点：第一，考虑规定武器爆炸动荷载。由于人防地下室在人民防空系统中占有重要的作用，这就要求在对人防地下室结构设计过程中，应充分考虑战时规定武器爆炸动荷载。对于武器爆炸动荷载而言，具有荷载量偶然性、持续衰减性等特点，对于人防地下室结构冲击形式以空气冲击波为主，且人防地下室主要承载结构则以墙体、建筑物支撑柱为主。因此，人防地下室结构设计应着重考虑武器爆炸动荷载对其墙体、建筑物支撑柱影响。第二，将材料设计的强度提升。由于人防地下室特殊的使用特点，其在支撑墙、外墙等结构构件选择方面与常规建筑物有所不同。为应对规定武器爆炸动荷载，人防地下室外墙、支撑墙结构构件选择时，使用了诸如受弯构件替代常规的钢筋混凝土构件，对于确保其动力载荷承受能力方面具有显著意义。第三，据试验数据统计，人防地下室结构件要求较常规标准化静载试验时，其对动荷载要求更高，其材料力学性能应更加稳定。因此，为满足人防地下室使用要求，可提高其建筑材料设计强度，降低其建筑构件的安全度、可适度。
二、人防地下室结构设计原则
人防地下室在结构设计过程中要遵循以下三方面原则：第一，满足日常使用和战时需要。在对人防地下室结构进行设计时，要全面考虑到人防地下室平战两用的特点，对建筑物设计过程中既要满足日常使用还要符合战时需求，同时还要满足战时和日常使用过程中的载荷差异，从而确保人防地下室能够达到各个方面的承载需求标准。第二，建筑物结构强度。因人防地下室的使用特点，在对其进行结构设计时要重点考虑到建筑物的结构强度，也就是要坚持结构设计符合强度检测标准原则。在人防地下室结构设计期间，需要确定好建筑物中各个构件的延性比，及时关注建筑物的防护密闭需求和变形限制的关系。第三，保证设计强度。因人防地下室在在战争使用期间能够起到预防核武器等作用，这就需要人防地下室在设计强度参数时，要以最强烈破坏情况下作用力后果为标准，从而保证战时武器破坏力对人防地下室不能产生任何破坏。
三、顶板结构设计问题与对策
1.问题
顶板是上部结构与人防地下室相接的部分，顶板结构设计容易出现的问题主要是荷载计算失误、配筋不合理等。其中，在荷载计算时，经常会出现漏掉顶板上消防车与施工通道活荷载、漏掉顶板设备用房活荷载、顶板覆土荷载取值不足、等效静荷载取值偏小等情况。
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2.对策
针对上述问题，在顶板结构设计中，首先要做好相应的计算，选择合适的参数，然后对构造进行设计。在荷载计算时，人防地下室与普通工程的差别只在于普通工程只需要计算静荷载，而人防地下室还需要计算短时间内爆炸对其造成的冲击动荷载。在瞬时加载发生时，会对材料强度提出更高要求。在计算时，需要对一般情况下材料强度进行调整，在其基础上，乘以大于1的强度调整系数；对于混凝土结构强度等级、砌体材料类型以及钢材类型的不同，其调整系数也有所不同。在发生瞬时加载后，人防工程结构构件的安全储备会减小。在构件原有强度基础上，乘以小于1的强度折减系数，避免构件在承受瞬时加载时发生断裂等问题，提高人防地下工程整体安全性。在参数选择中，由于所采用的是剪力墙结构，有较多填充墙、裙房以及地下车库等框架结构，填充墙较少，需要采用不同的设计参数；同时，还要考虑连梁刚度折减情况。对于连梁可以取0.55的刚度折减系数。根据上述参数选取要点，在人防地下室的顶板结构设计中，先向计算软件中导入人防荷载，取0.55的连梁刚度折减系数，剪力墙结构体系取0.9周期折减系数，从计算结果中选择主楼部分的值；然后再取消人防荷载，不考虑连梁刚度折减，框架结构体系取0.8周期折减系数，从计算结果中选择裙房部分值，就可以较为准确地计算出地下人防结构顶板的受力值。
在对顶板结构进行设计时，还需要从以下四个方面入手：第一，在材料、抗渗等级等方面都需要采取比普通结构更高的设计。第二，在结构构件配筋率上，因截面尺寸较大，要确保配筋率全部都大于最小配筋率，以防止出现脆性破坏现象，从而给人防地下室带来安全隐患。第三，在人防地下室板、墙设计过程中，要采用双面配筋的模式，拉筋设置为梅花形，确保钢筋和混凝土在震动时仍然能有很好的结合水平，从而达到共同受力。第四，在沉降缝、伸缩缝设计过程中，因其自身性质决定了其很难承受的巨大冲击力，不能将其设置到防护单元中，要把其设置在主体结构连接部位或者室外出入口的位置。
四、计算人防构件
计算门框墙时，当门框墙的悬臂长度比较长，可以按照悬臂梁进行计算；当悬臂长度比较小时，按牛腿计算。由于平战结合地下出入室具有出入口通道较宽，作战时候又会比较窄的特点，经常导致门框墙的悬臂长度较大，造成箍筋过大。根据相应的图集可以得出，在门框净长度大于1米时，应该增加柱子或者改变门框墙的受力形式，使其得到比较理想的设计效果。
对于外侧墙而言，由于横向力度的控制，可以依据不同部位使核爆炸的土压力、水压力和爆炸荷载进行结合，按照周围环境的支撑模式合理进行计算。对于内承重墙或者柱子而言，在计算的时候，需要将顶板的战时核爆炸动荷载和平常的各个楼层的活荷载标准值进行比较，取最大值配筋。对于人防楼梯而言，除了特殊要求，通常情况下，按照一个防护单元一部人防楼梯设计。计算梯板受到的荷载时，需要从上下两个方向分别进行计算。人防楼梯是生命通道，设计时，必须引起重视。楼梯的四周和上下部位都应该按照人防构件进行设计。人防地下室的各构件在计算时，不能将其在核爆炸动荷载作用下的结果，归结于计算中。比较合理的方法是，利用小程序进行计算或者进行手算。
综上所述，在我国城市化进程脚步的不断加快下，城市地下空间开发规模越来越大，人防地下室工程也在日渐扩大，从而给人防地下室结构设计提出了更高的要求。不过，受各种因素的影响，最近几年人防地下室在结构设计中仍然存在许多问题，所以要有针对性的采取措施加强人防地下室设计，从而提高地下室人防结构的设计水平和设计质量。
参考文献：
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[2]宋穗徽.人防地下室结构设计方法与工程应用[J].合肥工业大学，2014，（6）.
[3]任定树.人防地下室工程结构设计[J].中国城市经济，2015，（2）.
论文作者:康建军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/7
标签：人防论文; 地下室论文; 荷载论文; 结构设计论文; 顶板论文; 结构论文; 构件论文; 《基层建设》2018年第11期论文;